Obliczanie podgrzewacza: jak obliczyć moc urządzenia do ogrzewania powietrza do ogrzewania

Grzejniki mają wysoką wydajność, więc nawet bardzo duże pomieszczenia mogą być z nimi ogrzewane w dość krótkim czasie. Wiele modeli tych urządzeń, działających w oparciu o różne chłodziwa, trafia do sprzedaży.

Aby wybrać najlepszą opcję, potrzebujesz kalkulacji kaloriferowej, którą możesz wykonać ręcznie lub za pomocą kalkulatora online. Pomożemy Ci rozwiązać problem obliczeń - w tym artykule podajemy przykład obliczeń, które będą potrzebne przy wyborze odpowiedniego urządzenia do ogrzewania powietrza.

Weź również pod uwagę cechy konstrukcyjne różnych typów grzejników, zalety i wady systemu grzewczego wykorzystującego takie urządzenia.

Plusy i minusy ogrzewania za pomocą grzejnika

System ogrzewania domu, oparty na dopływie powietrza ogrzanego do zadanej temperatury bezpośrednio do domu, jest szczególnie interesujący dla właścicieli własnych domów.

Ta konstrukcja systemu grzewczego składa się z następujących ważnych elementów:

• grzejnik, który działa jak generator ciepła, który ogrzewa powietrze;
• kanały (kanały), przez które ogrzane masy powietrza wchodzą do domu;
• wentylator, który kieruje dobrze ogrzane powietrze w całym pomieszczeniu.

Ten typ systemu ma wiele zalet. Należą do nich wysoka wydajność oraz brak elementów pomocniczych do wymiany ciepła w postaci grzejników, rur oraz możliwość połączenia go z systemem grzewczym i niska bezwładność, w wyniku czego nagrzewanie dużych objętości następuje bardzo szybko.

Dla wielu właścicieli domów wadą jest to, że instalacja systemu jest możliwa tylko jednocześnie z budową samego domu, a następnie dalsza modernizacja jest niemożliwa.

Wadą jest taki niuans, jak obowiązkowa dostępność zasilania rezerwowego i potrzeba regularnej konserwacji.

Nagrzewnica jest łatwa w instalacji i obsłudze, niedroga, ale co najważniejsze, jest skutecznym urządzeniem do ogrzewania pomieszczenia. Na zdjęciu podgrzewacz wody zamontowany w systemie

Na naszej stronie znajdują się bardziej szczegółowe materiały na temat urządzenia do ogrzewania powietrznego w domu i domku. Zalecamy zapoznanie się z nimi:

• Ogrzewanie powietrzne DIY: wszystko o systemach ogrzewania powietrznego
• Jak zorganizować ogrzewanie powietrzne domu na wsi: zasady i schematy budowy
• Obliczanie ogrzewania powietrznego: podstawowe zasady + przykład obliczeniowy

Klasyfikacja grzejników

Grzejniki są uwzględnione w projekcie systemu grzewczego do ogrzewania powietrza. Następujące grupy tych urządzeń według rodzaju zastosowanego chłodziwa: woda, prąd elektryczny, para, ogień.

Sensowne jest stosowanie urządzeń elektrycznych do pomieszczeń o powierzchni nie większej niż 100 m². W przypadku budynków o dużych powierzchniach bardziej racjonalnym wyborem byłyby podgrzewacze wody, które działają tylko wtedy, gdy istnieje źródło ciepła.

Najpopularniejsze to para i podgrzewacze wody. Zarówno pierwszy, jak i drugi kształt powierzchni są podzielone na 2 podgatunki: żebrowane i gładkie. Żebrowane grzejniki o geometrii żeber są blaszkowate i spiralnie zwijane.

Wydajność nagrzewnic powietrza pracujących na takim czynniku chłodzącym jak para jest regulowana za pomocą specjalnych zaworów zainstalowanych na rurze wlotowej

Z założenia urządzenia te mogą być jednokierunkowe, gdy chłodziwo w nich porusza się wzdłuż rur, przylegając do stałego kierunku i wielokierunkowo, w których pokrywach znajdują się przegrody, w wyniku których kierunek ruchu chłodziwa stale się zmienia.

W sprzedaży znajdują się 4 modele podgrzewaczy wody i pary, różniących się powierzchnią grzewczą:

• SM - najmniejszy z jednym rzędem rur;
• M. - mały z dwoma rzędami rur;
• Z - średnia z rurami w 3 rzędach;
• B. - duży, posiadający 4 rzędy rur.

Podgrzewacze wody podczas pracy wytrzymują duże wahania temperatury - 70-110⁰. Aby nagrzewnica tego typu działała dobrze, woda krążąca w systemie musi zostać podgrzana do maksymalnie 180⁰. W ciepłym sezonie nagrzewnica może działać jako wentylator.

Projektowanie różnych typów grzejników

Podgrzewacz wody grzewczej składa się z metalowego korpusu, umieszczonego w nim wymiennika ciepła w postaci szeregu rurek i wentylatora.Na końcu urządzenia znajdują się rury wlotowe, przez które jest on podłączony do kotła lub scentralizowanego systemu grzewczego.

Zazwyczaj wentylator znajduje się z tyłu urządzenia. Jego zadaniem jest przepuszczanie powietrza przez wymiennik ciepła.

Po podgrzaniu przez grill umieszczony z przodu grzejnika powietrze wraca do pomieszczenia.

Najczęściej obudowa jest wykonana w kształcie prostokąta, ale istnieją modele przeznaczone do kanałów wentylacyjnych o okrągłym przekroju. Na przewodzie zasilającym zainstalowane są zawory dwu- lub trójdrożne w celu regulacji mocy urządzenia.

Wentylator wieje przez rury znajdujące się w obudowie nagrzewnicy. Podgrzana woda z systemu grzewczego przepływa przez rury, a wentylator rozprowadza równomiernie ciepłe powietrze w całym pomieszczeniu

Grzejniki różnią się sposobem instalacji - są sufitem i ścianą. Modele pierwszego typu są umieszczone za fałszywym sufitem, tylko z niego wystaje kratka. Urządzenia naścienne są bardziej popularne.

Widok # 1 - gładkie grzejniki rurowe

Konstrukcja gładkich rurek składa się z elementów grzejnych w postaci pustych cienkich rurek o średnicy od 20 do 32 mm, rozmieszczonych w odległości 0,5 cm względem siebie. Płynie przez nie płyn chłodzący. Powietrze, zmywając ogrzane powierzchnie rur, jest ogrzewane przez konwekcyjną wymianę ciepła.

Rurki w nagrzewnicy powietrza są przestawne lub korytarzowe. Ich końce są przyspawane do kolektorów - górnej i dolnej. Chłodziwo dostaje się do skrzynki przyłączeniowej przez rurę wlotową, a następnie, przechodząc przez rury i ogrzewając je, opuszcza rurę wylotową w postaci kondensatu lub schłodzonej wody.

Bardziej stabilne przenoszenie ciepła zapewniają urządzenia z układem rur w szachownicę, ale tutaj opór przepływu powietrza jest wyższy. Konieczne jest wykonanie obliczenia mocy urządzenia, aby poznać rzeczywiste możliwości urządzenia.

Istnieją pewne wymagania dotyczące powietrza - nie powinno być włókien, zawieszonych cząstek, lepkich substancji. Dopuszczalna zawartość pyłu jest mniejsza niż 0,5 mg / m2. Temperatura na wlocie wynosi co najmniej 20⁰.

Grzejniki jedno- i trójdrożne. 1 - rura wlotowa, przez którą wchodzi chłodziwo, 2 - skrzynka rozdzielcza, 3 - rura, 4 - rura wylotowa, 5 - przegroda

Charakterystyka termotechniczna grzejników z gładkimi rurkami nie jest bardzo wysoka. Ich użycie jest wskazane, gdy nie jest wymagany znaczny przepływ powietrza i jego podgrzanie do wysokiej temperatury.

Zobacz # 2 - żeberkowe nagrzewnice powietrza

Rury żebrowanych urządzeń mają żebrowaną powierzchnię, dlatego przenoszenie ciepła z nich jest większe. Przy mniejszej liczbie rur ich wydajność cieplna jest wyższa niż w przypadku gładkich rurowych nagrzewnic powietrza.

W skład grzejników płytowych wchodzą rurki z zamontowanymi na nich płytami - prostokątnymi lub okrągłymi.

Pierwszy rodzaj płyt jest montowany na grupie rur. Chłodziwo przechodzi do skrzynki przyłączeniowej urządzenia przez złączkę, podgrzewa powietrze przepływające ze znaczną prędkością przez kanały o małej średnicy, a następnie opuszcza pojemnik zbiorczy przez złączkę.

Grzejniki tego typu są kompaktowe, łatwe w utrzymaniu i instalacji.

Oznaczone są jednoprzebiegowe urządzenia płytowe: KFB, KFS, KVB, STD3009V, KZPP, K4PP oraz wielodrogowe - KVB, K4VP, KZVP, KVS, KMS, STDZOYUG, KMB. Model środkowy jest oznaczony jako KFS, a duży - KSE.

Na rurach tych grzejników nawijana jest stalowa taśma falista o szerokości 1 cm i grubości 0,4 mm. Nośnikiem ciepła dla nich może być zarówno para, jak i woda.

Podgrzewaczy wody nie można łączyć z rurami metalowo-plastikowymi lub polimerowymi. nie są przeznaczone do wysokiej temperatury nośnika ciepła. Potrzebujesz rur stalowych i lepiej ocynkowanych, aby wyeliminować korozję

Pierwszy jest wyposażony w trzy rzędy rurek, a drugi cztery. Płytki środkowego modelu mają grubość 0,5 mm i wymiary 11,7 x 13,6 cm.Płyty dużego modelu o tej samej grubości i szerokości wyróżniają się dłuższą długością - 17,5 cm.

Płytki znajdują się w odległości 0,5 cm od siebie i mają układ zygzakowaty, natomiast w modelach w widoku środkowym płyty są ułożone zgodnie z zasadą korytarza.

Nagrzewnice powietrza z oznaczeniem STD mają 5 cyfr (5, 7, 8, 9, 14). Para jest nośnikiem ciepła w nagrzewnicach STD4009B, a woda jest nośnikiem ciepła w STD3010G. Montaż pierwszego odbywa się przy pionowym ułożeniu rur, drugi - przy poziomym.

Zobacz # 3 - bimetalowe grzejniki z płetwami

W systemach grzewczych z ogrzewaniem powietrznym często stosuje się modele grzejników bimetalicznych KP3-SK, KP4-SK, KSk - 3 i 4 ze specjalnym rodzajem żeber - walcowaniem spiralnym. Nośnikiem ciepła w nagrzewnicach KP3-SK, KP4-SK jest ciepła woda o maksymalnym ciśnieniu 1,2 MPa i maksymalnej temperaturze 180⁰.

Do pozostałych dwóch nagrzewnic powietrza wymagana jest para o takim samym ciśnieniu roboczym jak w pierwszym, ale o nieco wyższej temperaturze - 190⁰. Producenci są zobowiązani do przeprowadzenia testów odbiorczych. Testuj urządzenia i pod kątem szczelności.

Wymiennik ciepła nagrzewnicy powietrza KSK składa się z rur stalowych i aluminiowych żeber. Połącz ich rurki

Istnieją 2 linie grzejników bimetalicznych - KSK3, KPZ, z 3 rzędami rur, należą do środka, a KSK4, KP4 z 4 rzędami rur - do dużych modeli. Elementami tych urządzeń są bimetaliczne elementy wymiany ciepła, osłony boczne, kratki rurowe, pokrywy ze ściankami działowymi.

Element wymiany ciepła składa się z 2 rurek - wewnętrznej średnicy 1,6 cm, wykonanych ze stali i aluminium z zewnętrznymi żeberkami. Odstęp poprzeczny między rurkami przenoszącymi ciepło wynosi 4,15 cm, a podłużny 3,6 cm.

Zasady obliczania i wyboru odpowiedniej jednostki

Projektując system grzewczy z jednym lub grupą grzejników, a także wykonując obliczenia, należy przestrzegać szeregu zasad. Rozważmy je bardziej szczegółowo w poniższym wyborze zdjęć.

Obliczanie podgrzewacza wody

Aby obliczyć moc podgrzewacza wody lub pary, potrzebne są następujące parametry początkowe:

1. Wydajność systemu lub innymi słowy - ilość powietrza destylowanego na godzinę. Jednostką miary objętościowego natężenia przepływu jest mᶾ / h, masa w kg / h. Symbolem jest L.
2. Temperatura początkowa lub zewnętrzna - tul.
3. Ostateczna temperatura powietrza to tcon.
4. Gęstość i pojemność cieplna powietrza w określonej temperaturze - dane pochodzą z tabel.

Najpierw oblicza się pole przekroju z przodu urządzenia grzewczego. Po zapoznaniu się z tą wartością uzyskaj wstępne wymiary urządzenia z marginesem.

Do obliczeń przy użyciu wzoru:

AF = Lρ / 3600 (ϑρ),

Gdzie L. - objętościowe natężenie przepływu powietrza lub wydajność w m3 / h, ρ - gęstość powietrza zewnętrznego mierzona w kg / m³ ϑρ - prędkość masy powietrza w obliczonym przekroju, mierzona w kg / (cm²).

Po otrzymaniu tego parametru do dalszych obliczeń należy przyjąć typowy rozmiar grzejnika, najbliższy rozmiar. Przy dużej łącznej wartości obszaru równolegle instalowanych jest kilka identycznych jednostek, których powierzchnia jest równa uzyskanej wartości.

Grzejniki to nie tylko wymienniki ciepła, ale także chłodnice powietrzne z zimną wodą, które są znacznie mniej popularne

Aby określić wymaganą moc do podgrzania określonej objętości powietrza, musisz sprawdzić całkowite zużycie ogrzanego powietrza w kg na 1 godzinę zgodnie ze wzorem:

G = L x p,

Gdzie p - gęstość powietrza w średniej temperaturze. Jest to określane poprzez zsumowanie temperatur na wlocie i wylocie urządzenia, a następnie podzielone przez 2. Wskaźniki gęstości są pobierane z tabeli.

Z tej tabeli można pobrać dane dotyczące gęstości i ciepła właściwego powietrza w określonej temperaturze, aby obliczyć moc urządzenia

Teraz możesz obliczyć zużycie ciepła do ogrzewania powietrza, dla którego zastosowano następujący wzór:

Q (W) = G x c x (t con. - t beg.),

Gdzie G. - masowy przepływ powietrza w kg / h. Przy obliczaniu uwzględnia się również ciepło właściwe powietrza mierzone w J / (kg x K). Zależy to od temperatury powietrza wlotowego, a jej wartości podano w powyższej tabeli. Wskazana jest temperatura na wlocie i wylocie urządzenia błagam. i t con. odpowiednio.

Załóżmy, że musisz wybrać grzejnik o wydajności 10.000 mᶾ / h, aby ogrzał powietrze do 20⁰ przy temperaturze zewnętrznej -30⁰. Czynnik chłodzący to woda o temperaturze na wlocie do jednostki 95⁰ i 50⁰ na wylocie.

Masowe natężenie przepływu: G = 10 000 mᶾ / h. х 1318 kg / m3 = 13,180 kg / h.

Wartość gęstości: ρ = (-30 + 20) = -10, dzieląc ten wynik na pół otrzymano -5. Z tabeli wybrano gęstość odpowiadającą średniej temperaturze.

Podstawiając wynik do wzoru, uzyskaj zużycie ciepła: Q = 13 180/3600 x 1013 x 20 - (-30) = 185 435 W.. Tutaj 1013 to ciepło właściwe wybrane z tabeli w temperaturze –30⁰ w J / (kg x K). Do obliczonej wartości mocy grzejnika dodaj od 10 do 15% rezerwy.

Powodem jest to, że parametry tabelaryczne często różnią się od rzeczywistych w kierunku redukcji, a wydajność cieplna urządzenia z powodu zatkania rur zmniejsza się z czasem. Przekroczenie marginesu jest niepożądane.

Przy znacznym wzroście powierzchni grzewczej może wystąpić hipotermia, a nawet topienie w dużych mrozach.

W podgrzewaczu pary chłodziwo jest zasilane z góry, a woda powstająca w wyniku kondensacji pary spalin jest odprowadzana od dołu. Na zdjęciu - schemat spinania grzejnika parowego

Moc podgrzewaczy parowych oblicza się w taki sam sposób, jak podgrzewaczy wody. Różni się tylko wzór obliczania chłodziwa:

G = q / r,

Gdzie r - ciepło właściwe uwalniane podczas kondensacji pary, mierzone w kJ / kg.

Obliczanie nagrzewnicy elektrycznej

Producenci w katalogach grzejników elektrycznych często wskazują zainstalowaną moc i przepływ powietrza, co znacznie upraszcza wybór. Najważniejsze jest to, że parametry nie powinny być mniejsze niż te wskazane w paszporcie, w przeciwnym razie szybko się nie powiedzie.

Konstrukcja nagrzewnicy powietrza zawiera kilka specjalnych elektrycznych elementów grzewczych, których powierzchnia jest zwiększona z powodu montażu na nich żeber.

Moc urządzeń może być bardzo duża, czasem są to setki kilowatów. Nagrzewnicę powietrza o mocy do 3,5 kW można zasilać z gniazdka 220 V, a przy wyższym napięciu konieczne jest podłączenie kabla hotelowego bezpośrednio do ekranu. Jeśli zachodzi potrzeba zastosowania grzejnika o mocy powyżej 7 kW, zasilacz 380 V.

Urządzenia te mają małe wymiary i wagę, są całkowicie autonomiczne, nie wymagają obecności scentralizowanej ciepłej wody lub pary.

Znaczącym minusem jest niska moc niewystarczająca do zastosowania ich na dużych obszarach.Drugą wadą jest wysokie zużycie energii.

Z obliczeń grzejnika wynika, że ​​wynikiem korzystania z urządzenia jest namacalna oszczędność zasobów energii. Czasami to urządzenie jest połączone z rekuperatorem, a następnie wlot powietrza nie odbywa się na zewnątrz, ale z pomieszczeń

Aby dowiedzieć się, jakiego prądu używa grzejnik, możesz użyć wzoru:

I = P / U,

Gdzie P. - moc U - napięcie zasilania.

W przypadku połączenia jednofazowego grzałka U jest równa 220 V. W przypadku 3-fazowej - 660 V.

Temperatura, do której grzejnik o określonej mocy ogrzewa masę powietrza, jest określona wzorem:

T = 2,98 x P / L,

Gdzie L. - wydajność systemu. Optymalne wartości mocy nagrzewnicy powietrza dla domu wynoszą od 1 do 5 kW, a dla biur - od 5 do 50 kW.

Wnioski i przydatne wideo na ten temat

Jaka gęstość powietrza do obliczenia jest opisana w tym filmie:

Film o tym, jak działa grzejnik w systemie grzewczym:

Wybierając określony typ grzejnika, powinieneś wziąć pod uwagę względy celowości i właściwości eksploatacyjnych domu.

W przypadku małych obszarów dobrym wyborem będzie grzejnik elektryczny, a do ogrzewania dużego domu lepiej wybrać inną opcję. W każdym razie nie rób tego bez wstępnych obliczeń.

Czy znasz się dobrze na wyborze i obliczaniu grzejnika? Być może chcesz podzielić się przydatnymi zaleceniami dotyczącymi wyboru nagrzewnicy powietrza lub wskazać błąd lub niedokładność w obliczeniach w materiale omówionym powyżej? Pozostaw komentarz pod tym artykułem - Twoja opinia może być przydatna dla osób, które wybiorą odpowiednią nagrzewnicę powietrza dla swojego domu.